Система автоматического регулирования процесса газосмешения

 

Изобретение относится к системам регулирования компонентов газовой смеси и может использоваться в металлургической , химической, электрохимической, нефтеперерабатывающей и др. производствах . Цель изобретения - упрощение системы , повышение точности регулирования и расширение области применения путем одновременного смешивания компонентов газовой смеси. Расход доменного газа регулируется по давлению смеси с помощью датчика 7 давления, регулятора 8 с задатчиком 9 давления и исполнительного механизма 10 с регулирующим органом 11. Ведущим является доменный газ, а ведомые - расходы коксового и природного газо°, регулируемых с помощью контуров 12 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 05 О 11/13

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»

1 (21) 4817171/24 (22) 20,04,90 (46) 07.01.93, Бюл. N. 1 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) А.M.Ãðèâêî, И,Н.Шалашная и Л,И.Серов (56) Авторское свидетельство СССР

N 7 16024, кл. G 05 D 11/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 1115025, кл. G 05 0 11/13, 1982. (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГАЗОСМЕШЕНИЯ (57) Изобретение относится к системам регулирования компонентов газовой смеси и

„„. Ы„„1786471 А1 может использоваться в металлургической, химической, электрохимической, нефтеперерабатывающей и др. производствах. Цель изобретения — упрощение системы, повышение точности регулирования и расширение области применения путем одновременного смешивания компонентов газовой смеси. Расход доменного газа регулируется по давлению смеси с помощью датчика 7 давления, регулятора 8 с задатчиком 9 давления и исполнительного механизма 10 с регулирующим органом 11.

Ведущим является доменный газ, а ведомые — расходы коксового и природного газоо, регулируемых с помощью контуров 12

1 ил.

1786471

Р2 = 1F1

Изобретение относится к системам уп.равления или регулирования соотношения компонентов газовой смеси в металлургической, химической, электрохимической, нефтеперерабатывающей и других производствах, где возникает необходимость смешивания различных газов перед сжиганием в печах при поддержании заданного давления смешанного газа и стабилизации теплотворной способности смеси.

Целью изобретения является упрощение системы, повышение точности регулирования и расширение области применения путем одновременного смешивания компонентов газовой смеси, На чертеже показана структурная схема системы а втоматическо го ре гул и рова ния процесса газосмешения.

Система содержит смеситель 1 с подключенными к нему трубопроводами доменного

2, коксового 3, природного 4 и смешанного 5 газов, контур 6 регулирования давления смешанного газа, в состав которого входят последовательно соединенные датчик 7 давления, расположенный на газопроводе 5 смешанного газа, регулятор 8 с задатчиком 9, исполнительный механизм 10 и регулирующий орган 11 в трубопроводе 2 доменного газа; два контура 12 и 13 регулирования расходов соответственно коксового и природного газов, в состав каждого из которых входят последовательно соединенные датчик 14 расхода, расположенные на трубопроводах

3 или 4 регулятор 15 расхода, исполнительный механизм 10 и регулирующий орган 11 в трубопроводах 3 или 4.

Система содержит также блок 16 умножения на постоянный коэффициент, вычислитель 17 теплотворной способности, состоящий из сумматоров 18 и 19, масштабирующих элементов 20 и элемента 21 деления, а также регулятор 22 теплотворной способности смеси, задатчик 23 расхода природного газа и блоками 24 и 25 умножения на постоянный коэффициент.

Система работает следующим образом.

Регулирование и стабилизация давления в трубопроводе 5 смешанного газа осуществляется контуром 6 регулирования давления смеси, Изменение расхода смеси или давления в трубопроводах доменного 2 и/или смешанного 5 газов компенсируется действием регулятора 8 давления, чем достигается стабилизация давления в трубопроводе 5 смешанного газа.

Таким образом, в системе автоматического регулирования ведущим компонентом является доменный газ, расходом которого

1 стабилизируется давление смеси, а ведо ыми — расходы коксового и природного газов.

Предусматривается связанное регулирование расходов коксового и природНого газов для чего в системе для автоматического регулирования имеются: два идентичных контура регулирования коксового 12 и природного 13 газов. Обратная связь контуров осуществляется от датчиков 14 расходов, 10 сигналы с которых подаются на входы регуляторов 15, а задающие воздействия — соответственно с выходов блоков 16 и 24 умножения на постоянный коэффициент.

Соотношение между расходами доменного и коксового газа поддерживается контуром 12 регулирования коксового газа за счет изменения задания регулятору

15, которое формируется в блоке 16 как сигнал, пропорциональный расходу доменного газа где коэффициент соотношения между расходами коксового и доменного газов задается в блоке 16, Таким образом, при изменении расхода ведущего (доменного) газа происходит изменение в заданном соотношении и раСхода коксового газа.

Задание на регулирование природНого газа контуром 13 определяется с учетом общего расхода смеси и отклонения от заданного значения теплотворной способности смеси, измерение которой осуществляется косвенным способом.

Косвенное измерение теплотворной способности базируется на предположении достаточной стабильности теплотворной способности исходных газов, колебание которой находится в следующих пределах, для доменного газа 1080 — 980 ккал/м, для природного газа 8010-7810 ккал/м . В этом слуз чае при измерении расходов исходных газов с точностью 7 — 2,5% погрешность koc-! венного измерения теплотворной способности смеси не превышает 5%, что вполне приемлемо для целей регулирования, Измерение теплотворной способности трехкомнатной природной коксодоменной смеси осуществляется вычислителем 17 по следующей формуле

Цс

F1 g1 + F2 g2 + F3 g3

F> + Р2 + Рз где F<, Fz, Рз — расходы соответственно доменного, коксового и природного газов, измеренные датчиками 14;

178б471

Ед(F1+ F2+ F3) q1, q2, цз, qc — теплотворные способности исходных газов и смеси, Для реализации косвенного измерения сумматором 18 вычисляется общий расход смеси, а сумматором 19 — общее количество тепла в смеси, затем в элементе 21 вычисляется теплотворная способность смеси.

Сигнал выхода сумматора 18 пропорционален сумме расходов исходных газов

018 = U1 + U2 + 03, где 01 = КдР1, 02 = КдР2, 0з = KpF3 — сигналы датчиков расхода;

Кд — коэффициент преобразования датчика 14 расхода.

U 18 = U1+ U2 + U3 = Kp(F1+ F2 + F3).

Сигнал выхода сумматора 19 пропорционален сумме расходов исходных газов с учетом их теплотворной способности, задаваемых масштабирующими элементами 20

m1 = ЭЦ1, П12 = дЦ2, П13 = ЭЦЗ.

Для выполнения операции масштабирования сигналы, пропорциональные расходам исходных газов, с помощью элементов 20 изменяются пропорционально установленным масштабам, а затем суммируются сумматором 19, на выходе которого формируется сигнал, равный

U1g = U1m1+ U2m2+ U3m3 = Кда(Р1Ц1+ F2q2+

+Рзцз), тогда сигнал на выходе элемента 21 будет равен

019 Кдэ F1 q1 + F2 q2+ FÇqÇ

021—

018

Если в системе газоснабжения наблюдаются периодические изменения теплотворной способности исходных газов, то изменением коэффициентов в элементах 20 возможно компенсировать влияние этого изменения на точность косвенного измерения и регулирования теплотворной способности смеси.

Сигнал 021 подается на регулятор 22, где сравнивается с сигналом задатчика 23 и формируется сигнал регулирования пропорциональный отклонению

hqc=q3-qc, 022 = (021 — U23) Kp= (aqc aq3) = h, ЦсаКр.

Задающее воздействие регулятора 15 контура 13 регулирования природного газа определяется исходя из баланса тепла, обусловленного отклонением тепла в смеси, вызванного изменением теплотворной способности смеси на Л qc и компенсирующего это отклонение изменением расхода природного газа, Fc A qc = Л F3q3, откуда Л F3 = Л qc с

Для реализации алгоритма компенсации влияния на величину управляющего воздействия, формирующего регулятором 22, величины расхода смеси в системе автоматического регулирования предусмотрены блоки 25 и 24 умножения на постоянный коэффициент.

Выход блока 25 равен

025 = U18K2 = Кд (F1+ F2+ F3) = KaFc —.

1 1

q3 q3 где K2=

Q3 тогда величина задающего воздействия регулятора 15 контура 13 регулирования природного газа будет определяться из выражения

024 = U25U22 = KpFc Л qcaKp = КдаКр

q3

Л з.

Таким образом, сигнал задающего воздействия на изменение расхода природного газа будет пропорционален как изменению теплотворной способности смеси, так и ее расходу.

Стабилизация теплотворной способности смеси осуществляется следующим образом.

Пусть из-за изменения давления в газопроводах доменного 2 или коксового 3 газов изменились расходы этих газов и вызвали уменьшение теплотворной способности смеси на величину Лц . Тогда контур 12 регулирования коксового газа начнет изменять расход коксового газа, пытаясь поддержать заданное соотношение между газами, Вместе с тем вычислитель 17 зафиксирует изменение величины qc, а на выходе регулятора сформируется сигнал пропорциональный отклонению теплотворной сllособности смеси от заданного значения.

Если расход смеси будет невелик, то и сигнал с выхода блока 20 умножения будет незначителен, а значит, регулирующий орган 11 контура 13 регулирования природного газа изменит расход этого газа на небольшую величину. Если же расход будет больше, то сигнал, а значит и расход природного газа будет значительным, Под действием работы контуров 12 и 13 теплотворная способность смеси достигает заданного значения, что вызывает уменьшение сигнала блока 20 умножения и возврата регулирующего органа 11 контура 13 регулирования расхода природного газа в исходное положение.

Таким образом, при обеспечении необходимого по теплотворной способности смеси соотношения между расходами доменного и косвенного газов, регулятор 22

1786471 теплотворной способности смеси от заданного значения. Этим обеспечивается максимальное использование попутных газов металлургического производства.

3а счет изменения коэффициента соотношения расходов можно варьировать измейение доли природного газа в смеси до полного его исключения.

Составитель А, Гривко

Техред M,Ìîðãåíòàë

Корректор Т, Вашкович

Редактор

Заказ 247 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 !

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

1, Система автоматического регулирования процесса газосмешения, содержащая смеситель с подсоединенными к нему трубопроводами доменного, коксового, природного и смешанного газов, контур регулирования давления смешанного газа, имеющего последовательно соединенные датчик давления, расположенный на трубопроводе смешанного газа, регулятор с подключенным к нему задатчиком, исполнительный механизм и регулирующий орган, установленный в трубопроводе доменного газа, контур регулирования расхода природного газа и контур регулирования расхода коксового газа, снабженные последовательно соединенными соответственно датчиком расхода природного и коксового газов, расположенными на соответствующих трубопроводах, регулятором с подключенным к нему задатчиком, исполнительным механизмом и регулирующим органом, установленным втрубопроводе соответственно природного и коксового газов, датчик расхода доменного газа, расположенный на трубопроводе доменного газа и подключенный выходом через первый блок умножения на постоянный коэффициент к второму входу регулятора коксового газа, и вычислитель теплотворной способности смеси, соединенный первым и вторым входами с выходами датчиков рас5

40 хода соответственно природного и коксового газов, а первым выходом — с первым входом регулятора теплотворной способности смеси, к второму входу которого подключен задатчик, отличающаяся тем, что, с целью упрощения системы, повышения точности регулирования и расширения области применения путем одновременного смешивания компонентов газовой смеси, в нее введены второй блок умножения и третий блок умножения на постоянный коэффициент, соединенный входом с вторым выходом вычислителя теплотворной способности смеси, а выходом — с первым входом второго блока умножения, подключенного выходом к второму входу регулятора расхода природного газа, а вторЬ м входом — K выходу регулятора TGnlloTBopHQA способности смеси, третий вход вычислиТеля теплотворной смеси соединен с выходом датчика расхода доменного газа.

2. Система по и, 1, о тл и ч а ю ща яс я тем, что вычислитель теплотворной способности смеси содержит три масштабирующих элемента, два сумматора и делитель, соединенный первым и вторым входами с выходами соответственно первого сумма гора и второго сумматора, подключеннОго первым, вторым и третьим входами к выходам соответственно первого, второго и третьего масштабирующих элементов, причем обьединенные вход первого масштабирующего элемента и первый вход первого сумматора, вход второго масштабирующего элемента и второй вход первого сумматора и вход третьего масштабирующего элемента и третий вход первого сумматора соответственно первым, вторым и третьим входами вычислителя., а выходы делителя и первого сумматора являются соответственно первым и вторым выходами вычислителя.